JP2000089483A

JP2000089483A - 基板処理方法および基板処理装置並びに露光装置

Info

Publication number: JP2000089483A
Application number: JP10260648A
Authority: JP
Inventors: Manabu Toguchi; 学戸口; Masakazu Murakami; 雅一村上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】基準部材の基準マーク位置に誤差が含まれて
いても、重ね合わせ精度を維持する。【解決手段】基板５を保持するステージ６に設けられ
た第１基準マークと第２基準マークのうち、第１基準マ
ークを検出可能であり基板５に所定の処理を施す処理光
学系４と、第２基準マークを検出可能であり基板５の位
置を検出するアライメント光学系１２ａ〜１２ｄとを用
いて基板５を処理する。第１基準マークと第２基準マー
クとを用いて、処理光学系４とアライメント光学系１２
ａ〜１２ｄとの間隔であるベースライン量を検出するス
テップと、第１基準マークと第２基準マークとの相対的
な位置誤差に基づいて、検出したベースライン量を補正
するステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハやガラスプ
レート等の基板に対して所定の処理を施す基板処理方法
および基板処理装置並びに、上記基板に対して露光処理
を施す際に用いられる露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板に対して所定の処理を施す基板処理
装置としては、ウエハやガラスプレート等の基板に対し
て露光処理を施してマスクに形成されたパターンを転写
し、半導体素子や液晶ディスプレイを製造する露光装置
が知られている。

【０００３】この種の露光装置、特にオフ・アクシス方
式の基板アライメント系を備える露光装置では、フォト
レジスト等の感光剤を塗布したウエハやガラスプレート
等の感光基板を保持して二次元移動する基板ステージ上
に、基準となるマークを有する基準部材を固設してい
る。そして、この基準部材を用いることにより、オフア
クシスアライメント系と投影光学系との間の距離、いわ
ゆるベースライン量を管理している。

【０００４】このベースライン量は、感光基板上のアラ
イメントマークをオフアクシスアライメント系でアライ
メントして投影光学系の直下に送り込むときの基準量と
なるものである。すなわち、上記ベースライン量をＢ
Ｌ、感光基板上の１ショット（被露光領域）の中心と感
光基板上のアライメントマークとの間隔をＸＰ、感光基
板上のアライメントマークがオフアクシスアライメント
系の指標マークと合致したときの基板ステージの位置を
Ｘとすると、ショット中心とマスク中心とを合致させる
ためには基板ステージを次式の位置に移動させればよ
い。（Ｘ−ＢＬ−ＸＰ）または（Ｘ−ＢＬ＋ＸＰ）

【０００５】上記のように、オフ・アクシス方式の基板
アライメント系を用いて感光基板上のアライメントマー
ク位置を検出した後、ベースライン量に関する一定量だ
け基板ステージを送り込むだけで、直ちにマスクのパタ
ーンを感光基板上のショット領域に正確に重ね合わせて
露光することができる。このように、ベースライン量
は、フォトリソグラフィ工程において極めて重要な操作
量であるため、厳密に正確な計測値が要求されている。

【０００６】ところで、上記露光装置においては、感光
基板の大きさ、オフアクシスアライメント系の数および
基板ステージのストロークの関係で基板ステージ上の基
準マークの設置にはいくつかの方法がある。感光基板の
サイズが小さく、基板ステージが十分なストロークを有
している場合には、基板ステージ上に基準部材を一つ設
ければよい。

【０００７】ところが、近年、感光基板サイズが大型化
するのに伴って、基板ステージのストロークに余裕がな
い場合には、基準部材に上下動可能な駆動系を設けて、
必要なときにだけ基板ステージ上に基準部材を上昇させ
ている。さらに、アライメント系の配置も感光基板の大
型化に追随させる場合には、基準部材を２個以上設置す
る方法も採用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の基板処理方法および基板処理装置並びに
露光装置には、以下のような問題が存在する。基準部材
の基準点と、オフアクシスアライメント系がキャリブレ
ーションするための基準マークとの間の距離が、基準部
材の製造誤差等によって設計値と異なることがある。こ
の場合、オフアクシスアライメント系が基準部材でキャ
リブレーションを行う際に理想的な位置からずれるた
め、ベースライン量に上記誤差が含まれてしまい、重ね
合わせ時に位置ずれが発生するという問題があった。

【０００９】また、基準部材が複数ある場合、例えば光
軸を挟んでＸ軸上に二ヶ所ある場合には、基準部材間で
上記誤差が異なる可能性がある。この場合、複数のベー
スライン量毎に異なる誤差を含むことになり、用いる基
準部材により重ね合わせ時に、異なる量の位置ずれが発
生するという問題もあった。

【００１０】加えて、例えばＸ方向に誤差が含まれる場
合には、重ね合わせ時のスケーリングに影響を及ぼすこ
とになる。また、Ｙ方向に誤差が含まれる場合には、重
ね合わせ時の直交度に影響を及ぼすことになる。さら
に、ＸＹ両方向に誤差が含まれる場合には、重ね合わせ
時のローテーション、スケーリングおよび直交度に影響
を及ぼすという問題もあった。

【００１１】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、基準マーク位置に誤差が含まれていても、
重ね合わせ精度を維持することのできる基板処理方法お
よび基板処理装置並びに露光装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図５に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明の基板処理
方法は、基板（５）を保持して移動するステージ（６）
に設けられた第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と
第２基準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ
２Ｙ）のうち、第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）
を検出可能であり基板（５）に所定の処理を施す処理光
学系（４）と、第２基準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、
ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）を検出可能であり基板（５）の位
置を検出するアライメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）と
を用いて基板（５）を処理する基板処理方法において、
第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第２基準マー
ク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）とを用
いて、処理光学系（４）とアライメント光学系（１２ａ
〜１２ｄ）との間隔であるベースライン量を検出するス
テップと、第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第
２基準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２
Ｙ）との相対的な位置誤差に基づいて、検出したベース
ライン量を補正するステップとを含むことを特徴とする
ものである。

【００１３】従って、本発明の基板処理方法では、ま
ず、処理光学系（４）が第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、Ｆ
Ｍ２Ｃ）を検出し、アライメント光学系（１２ａ〜１２
ｄ）が第２基準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２
Ｘ、ＦＭ２Ｙ）を検出することにより、これら処理光学
系（４）とアライメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）との
間隔であるベースライン量を検出することができる。次
に、第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第２基準
マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）と
の相対的な位置誤差に基づいて、検出したベースライン
量を補正することができる。そして、本発明の基板処理
方法では、アライメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）によ
って基板（５）の位置を検出するとともに、上記補正し
たベースライン量に関する一定量だけステージ（６）を
移動させた後に、処理光学系（４）によって基板（５）
に所定の処理を施すことができる。

【００１４】また、本発明の基板処理装置は、基板
（５）を保持して移動するステージ（６）に設けられた
第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第２基準マー
ク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）のうち
第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）を検出可能であ
り基板（５）に所定の処理を施す処理光学系（４）と、
第２基準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ
２Ｙ）を検出可能であり基板（５）の位置を検出するア
ライメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）とを用いて基板
（５）を処理する基板処理装置（１）において、第１基
準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第２基準マーク（Ｆ
Ｍ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）とを用いて、
処理光学系（４）とアライメント光学系（１２ａ〜１２
ｄ）との間隔であるベースライン量を検出するととも
に、第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第２基準
マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）と
の相対的な位置誤差に基づいて、検出したベースライン
量を補正する補正手段（７）を備えることを特徴とする
ものである。

【００１５】従って、本発明の基板処理装置では、処理
光学系（４）が第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）
を検出し、アライメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）が第
２基準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２
Ｙ）を検出することにより、補正手段（７）がこれら処
理光学系（４）とアライメント光学系（１２ａ〜１２
ｄ）との間隔であるベースライン量を検出することがで
きる。また、この補正手段（７）により、第１基準マー
ク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第２基準マーク（ＦＭ１
Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）との相対的な位置
誤差に基づいて、検出したベースライン量を補正するこ
とができる。そして、本発明の基板処理装置では、アラ
イメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）によって基板（５）
の位置を検出するとともに、上記補正手段が補正したベ
ースライン量に関する一定量だけステージ（６）を移動
させた後に、処理光学系（４）によって基板（５）に所
定の処理を施すことができる。

【００１６】そして、本発明の露光装置は、マスク
（２）のパターンを基板に露光する露光装置（１）にお
いて、基板（５）の処理装置として請求項３から６のい
ずれか一項に記載の基板処理装置を備え、処理光学系
（４）がマスク（２）のパターンを基板（５）に投影す
る投影光学系（４）であることを特徴とするものであ
る。

【００１７】従って、本発明の露光装置では、投影光学
系（４）が第１基準マーク（ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）を検
出し、アライメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）が第２基
準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）
を検出することにより、補正手段（７）がこれら投影光
学系（４）とアライメント光学系（１２ａ〜１２ｄ）と
の間隔であるベースライン量を検出することができる。
また、この補正手段（７）により、第１基準マーク（Ｆ
Ｍ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ）と第２基準マーク（ＦＭ１Ｘ、ＦＭ
１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ）との相対的な位置誤差に基
づいて、検出したベースライン量を補正することができ
る。そして、本発明の露光装置では、アライメント光学
系（１２ａ〜１２ｄ）によって基板（５）の位置を検出
するとともに、上記補正手段が補正したベースライン量
に関する一定量だけステージ（６）を移動させた後に、
投影光学系（４）によってマスク（２）のパターンを基
板（５）に投影することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の基板処理方法およ
び基板処理装置並びに露光装置の実施の形態を、図１な
いし図５を参照して説明する。ここでは、基板処理方法
および基板処理装置として、露光光によりマスクのパタ
ーンの像を感光基板に投影して露光処理を行う方法およ
び露光装置の例を用いて説明する。図１は、露光装置の
概略構成図であり、図２はその基板ステージの概略平面
図である。

【００１９】露光装置（基板処理装置）１は、照明光学
系（不図示）と、マスク２を保持するマスクステージ３
と、投影光学系（処理光学系）４と、感光基板（基板）
５を保持する基板ステージ（ステージ）６と、制御系
（補正手段）７とを主体として構成されている。図３に
示すように、マスク２には、マスク中心Ｃを挟んで対称
な位置にマスクアライメントマークＲＭ１、ＲＭ２が設
けられている。

【００２０】マスクステージ３は、マスク２の中心Ｃを
投影光学系４の光軸ＡＸ１と合致させるように移動され
るものであって、不図示のレーザ干渉計を介して制御系
７によってその位置を検出されるとともに、モータ等の
駆動装置８によって移動する構成になっている。

【００２１】基板ステージ６は、ＸＹＺ方向にそれぞれ
移動可能とされている。図２に示すように、この基板ス
テージ６上には、移動鏡９ａ、９ｂが直交する端縁に沿
ってそれぞれ固定されている。移動鏡９ａ、９ｂには、
該移動鏡９ａ、９ｂとの間の距離を計測することにより
基板ステージ６のＸＹ方向の位置を計測するレーザ干渉
計１０ａ、１０ｂが対向配置されている。

【００２２】これらレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測
結果は、制御系７に出力される構成になっている。制御
系７は、レーザ干渉計１０ａ、１０ｂの出力結果に基づ
いてモータ等の駆動装置１１をサーボ制御することによ
り、基板ステージ６を所定の位置に移動させる構成にな
っている。

【００２３】一方、この露光装置１には、４つ（複数）
のオフ・アクシス方式の基板アライメント系（アライメ
ント光学系）１２ａ〜１２ｄおよび一対のＴＴＬ（Ｔｈ
ｒｏｕｇｈＴｈｅＬｅｎｓ）方式のマスクアライメ
ント系１３ａ、１３ｂが備えられている。そして、基板
ステージ６上には、基板アライメント系１２ａ〜１２ｄ
およびマスクアライメント系１３ａ、１３ｂを関係づけ
てベースライン計測を行うための基準部材ＦＭ１、ＦＭ
２がＸ軸方向に投影光学系４挟んで、且つ感光基板５と
干渉しない位置に設けられている。

【００２４】図４に示すように、基準部材ＦＭ１には、
マスク２をアライメントする際に用いられる基準マーク
（第１の基準マーク）ＦＭ１Ｃと、基板アライメント系
１２ａ、１２ｃを計測する際に用いられる基準マーク
（第２の基準マーク）ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙがパターニン
グされている。基準マークＦＭ１Ｘは、基準マークＦＭ
１Ｃに対して、設計値としてＸ方向に距離Ｘだけ離間し
た位置にパターニングされるように設定されている。同
様に、基準マークＦＭ１Ｙは、基準マークＦＭ１Ｃに対
して、設計値としてＹ方向に距離Ｙだけ離間した位置に
パターニングされるように設定されている。

【００２５】また、図５に示すように、基準部材ＦＭ２
には、マスク２をアライメントする際に用いられる基準
マーク（第１の基準マーク）ＦＭ２Ｃと、基板アライメ
ント系１２ｂ、１２ｄを計測する際に用いられる基準マ
ーク（第２の基準マーク）ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙがパター
ニングされている。基準マークＦＭ２Ｘは、基準マーク
ＦＭ２Ｃに対して、設計値としてＸ方向に距離Ｘだけ離
間した位置にパターニングされるように設定されてい
る。同様に、基準マークＦＭ２Ｙは、基準マークＦＭ２
Ｃに対して、設計値としてＹ方向に距離Ｙだけ離間した
位置にパターニングされるように設定されている。

【００２６】基板アライメント系１２ａ〜１２ｄは、感
光基板５上のマークおよび基準マークＦＭ１Ｘ、ＦＭ１
Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙを検出するものであって、それ
ぞれの光軸が投影光学系４の光軸ＡＸ１と平行に、且つ
投影光学系４の投影視野外に位置するように該投影光学
系４に固設されている。これら基板アライメント系１２
ａ〜１２ｄは、基準部材ＦＭ１，ＦＭ２に対する相対位
置を計測する際に、感光基板５のローテーション量およ
びスケーリング量の計測誤差を小さくするために、基板
アライメント系１２ａと１２ｂとの間の距離および基板
アライメント系１２ｃと１２ｄとの間の距離が、基板ス
テージ６のストロークよりも大きい程度に設定されてい
る。

【００２７】また、基板アライメント系１２ａ〜１２ｄ
の内部には、感光基板５上のマーク、または上記基準マ
ークＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙをアライ
メントする際の基準となる視準マーク（不図示）がガラ
ス板に設けられ、投影像面（感光基板５の表面または基
準マークの面）とほぼ共役に配置されている。そして、
この基板アライメント系１２ａ〜１２ｄの検出結果は、
制御系７へ出力される構成になっている。

【００２８】マスクアライメント系１３ａは、基準部材
ＦＭ１の基準マークＦＭ１Ｃがそれぞれ投影光学系４の
投影視野内の所定位置に来るように基板ステージ６を位
置決めすると、マスク２のマスクアライメントマークＲ
Ｍ１と基準マークＦＭ１Ｃとを同時に検出可能な構成に
なっている。

【００２９】同様に、マスクアライメント系１３ｂは、
基準部材ＦＭ２の基準マークＦＭ２Ｃが投影光学系４の
投影視野内の所定位置に来るように基板ステージ６を位
置決めすると、マスク２のマスクアライメントマークＲ
Ｍ２と基準マークＦＭ２Ｃとを同時に検出可能な構成に
なっている。また、このマスクアライメント系１３ａ、
１３ｂの検出結果は、制御系７へ出力される構成になっ
ている。

【００３０】制御系７は、上記レーザ干渉計１０ａ、１
０ｂ、基板アライメント系１２ａ〜１２ｄおよびマスク
アライメント系１３ａ、１３ｂの検出結果に基づいて投
影光学系４と基板アライメント系１２ａ〜１２ｄとの間
のベースライン量を算出するとともに、算出したベース
ライン量に基づいて駆動装置８、１１を制御しマスクス
テージ３、基板ステージ６をそれぞれ移動させる構成と
されている。

【００３１】また、この制御系７は、基準マークＦＭ１
Ｃと基準マークＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙとの間の距離の実測
値および基準マークＦＭ２Ｃと基準マークＦＭ２Ｘ、Ｆ
Ｍ２Ｙとの間の距離の実測値からそれぞれの設計値に対
する誤差を算出し、この誤差に応じて上記ベースライン
量を補正する機能も有している。

【００３２】上記の構成の露光装置において、基板アラ
イメント系１２ａ〜１２ｄおよびマスクアライメント系
１３ａ、１３ｂを用いたアライメント方法について以下
に説明する。ここで、基板ステージ６は、レーザ干渉計
１０ａ、１０ｂにて位置計測が行われ、制御系７の制御
下でモータ（リニアモータを含む）を含む駆動装置１１
により駆動制御されている。

【００３３】なお、露光装置１に基準部材ＦＭ１，ＦＭ
２を搭載する前に、予め線幅測定器等の外部計測器によ
って、基準マークＦＭ１Ｃとの相対的な位置誤差である
パターニング誤差（誤差）ｄＸ１、ｄＹ１をそれぞれ含
んだ基準マークＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙの位置および基準マ
ークＦＭ２Ｃに対してパターニング誤差ｄＸ２、ｄＹ２
をそれぞれ含んだ基準マークＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙの位置
を実測し、制御系７に入力しておく。

【００３４】上記アライメント方法は、投影光学系４と
基板アライメント系１２ａ〜１２ｄとの間隔であるベー
スライン量を検出するステップと、上記基準部材ＦＭ
１，ＦＭ２のパターニング誤差に基づいて検出されたベ
ースライン量を補正するステップと、この補正されたベ
ースライン量に基づいて基板ステージ６を移動させるス
テップとを主体として構成されている。

【００３５】まず、投影光学系４と基板アライメント系
１２ａ〜１２ｄとの間隔であるベースライン量を検出す
るステップについて説明する。基板ステージ６の一方の
基準部材ＦＭ１に設けられた基準マークＦＭ１Ｃが、マ
スクアライメント系１３ａの視野１４ａに入るように基
板ステージ６を移動させる。そして、基準マークＦＭ１
Ｃとマスク２のマスクアライメントマークＲＭ１とを用
いてマスク２をアライメントし、その位置情報を基板ス
テージ６のレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測値で定義
された基板ステージ移動座標系に写像する。

【００３６】次に、上記基準マークＦＭ１Ｃがマスクア
ライメント系１３ｂの視野１４ｂに入るように基板ステ
ージ６を移動させる。そして、基準マークＦＭ１Ｃとマ
スク２のマスクアライメントマークＲＭ２とを用いてマ
スク２をアライメントし、その位置情報を基板ステージ
６のレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測値で定義された
基板ステージ移動座標系に写像する。

【００３７】ここで、基準マークＦＭ１Ｃとマスクアラ
イメントマークＲＭ１とを用いてマスク２をアライメン
トしたときの基板ステージ６の位置をＸ１とし、基準マ
ークＦＭ１ＣとマスクアライメントマークＲＭ２とを用
いてマスク２をアライメントしたときの基板ステージ６
の位置をＸ２とすると、基準マークＦＭ１Ｃに対する投
影光学系４の光軸ＡＸ１は、位置Ｘ１と位置Ｘ２との中
心位置ＦＭ１ＣＥＮＴＥＲとして算出される。

【００３８】続いて、他方の基準部材ＦＭ２に設けられ
た基準マークＦＭ２Ｃに対する投影光学系４の中心位置
ＦＭ２ＣＥＮＴＥＲを求める。すなわち、まず基準マー
クＦＭ２Ｃがマスクアライメント系１３ａの視野１４ａ
に入るように基板ステージ６を移動させ、基準マークＦ
Ｍ２Ｃとマスク２のマスクアライメントマークＲＭ１と
を用いてマスク２をアライメントする。そして、その位
置情報をレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測値で定義さ
れた基板ステージ移動座標系に写像する。

【００３９】同様に、基準マークＦＭ２Ｃがマスクアラ
イメント系１３ｂの視野１４ｂに入るように基板ステー
ジ６を移動させる。そして、基準マークＦＭ２Ｃとマス
ク２のマスクアライメントマークＲＭ２とを用いてマス
ク２をアライメントし、その位置情報を基板ステージ６
のレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測値で定義された基
板ステージ移動座標系に写像する。

【００４０】そして、基準マークＦＭ２Ｃとマスクアラ
イメントマークＲＭ１とを用いてマスク２をアライメン
トしたときの基板ステージ６の位置をＸ３とし、基準マ
ークＦＭ２ＣとマスクアライメントマークＲＭ２とを用
いてマスク２をアライメントしたときの基板ステージ６
の位置をＸ４とすると、基準マークＦＭ２Ｃに対する投
影光学系４の光軸ＡＸ１は、位置Ｘ３と位置Ｘ４との中
心位置ＦＭ２ＣＥＮＴＥＲとして算出される。

【００４１】次に、基準部材ＦＭ１の基準マークＦＭ１
Ｃに対する基板アライメント系１２ａの相対位置を計測
する。具体的には、基準マークＦＭ１Ｘが基板アライメ
ント系１２ａの検出領域１５ａに位置するように基板ス
テージ６を移動させる。そして、基板アライメント系１
２ａにより基準マークＦＭ１Ｘを計測し、その位置情報
を基板ステージ６のレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測
値で定義された基板ステージ移動座標系に写像する。

【００４２】同様に、基板６を移動させることにより、
基板アライメント系１２ａで基準マークＦＭ１Ｙを計測
する。そして、基準マークＦＭ１Ｙの位置情報を基板ス
テージ６のレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測値で定義
された基板ステージ移動座標系に写像する。

【００４３】これにより、基準部材ＦＭ１に基づいて基
板ステージ移動座標系における基板アライメント系１２
ａの位置が求められる。そして、制御系７が、この基板
アライメント系１２ａの位置と、上記投影光学系４の中
心位置ＦＭ１ＣＥＮＴＥＲとの間の距離を、基板アライ
メント系１２ａに対応するベースライン量として算出す
る。

【００４４】同様に、基準部材ＦＭ１の基準マークＦＭ
１Ｃに対する基板アライメント系１２ｃの相対位置を計
測すると、基準部材ＦＭ１に基づいて基板ステージ移動
座標系における基板アライメント系１２ｃの位置が求め
られる。そして、制御系７が、この基板アライメント系
１２ｃの位置と、上記投影光学系４の中心位置ＦＭ１Ｃ
ＥＮＴＥＲとの間の距離を、基板アライメント系１２ｃ
に対応するベースライン量として算出する。

【００４５】一方、基準部材ＦＭ２の基準マークＦＭ２
Ｃに対する基板アライメント系１２ｂの相対位置を計測
には、まず、基準マークＦＭ２Ｘが基板アライメント系
１２ｂの検出領域１５ｂに位置するように基板ステージ
６を移動させる。そして、基板アライメント系１２ｂに
より基準マークＦＭ２Ｘを計測し、その位置情報を基板
ステージ６のレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測値で定
義された基板ステージ移動座標系に写像する。

【００４６】同様に、基板６を移動させることにより、
基板アライメント系１２ｂで基準マークＦＭ２Ｙを計測
する。そして、基準マークＦＭ２Ｙの位置情報を基板ス
テージ６のレーザ干渉計１０ａ、１０ｂの計測値で定義
された基板ステージ移動座標系に写像する。

【００４７】これにより、基準部材ＦＭ２に基づいて基
板ステージ移動座標系における基板アライメント系１２
ｂの位置が求められる。そして、制御系７が、この基板
アライメント系１２ｂの位置と、上記投影光学系４の中
心位置ＦＭ２ＣＥＮＴＥＲとの間の距離を求める。さら
に、制御系７は、この求められた距離に対して中心位置
ＦＭ１ＣＥＮＴＥＲ、ＦＭ２ＣＥＮＴＥＲとの間の差分
を用いて補正することにより、基板アライメント系１２
ｂに対応するベースライン量を算出する。

【００４８】同様に、基準部材ＦＭ２の基準マークＦＭ
２Ｃに対する基板アライメント系１２ｄの相対位置を計
測すると、基準部材ＦＭ１に基づいて基板ステージ移動
座標系における基板アライメント系１２ｄの位置が求め
られる。そして、制御系７は、この基板アライメント系
１２ｄの位置と、上記投影光学系４の中心位置ＦＭ２Ｃ
ＥＮＴＥＲとの間の距離および中心位置ＦＭ１ＣＥＮＴ
ＥＲ、ＦＭ２ＣＥＮＴＥＲとの間の差分を用いて補正す
ることにより、基板アライメント系１２ｄに対応するベ
ースライン量を算出する。かくして、基板アライメント
系１２ａ〜１２ｄそれぞれのベースライン量が求められ
る。

【００４９】続いて、基準部材ＦＭ１，ＦＭ２のパター
ニング誤差に基づいて、検出されたベースライン量を補
正するステップについて説明する。まず、制御系７は、
予め入力された基準マークＦＭ１Ｃに対する基準マーク
ＦＭ１Ｘの位置の実測値に基づいて、設計値に対するパ
ターニング誤差ｄＸ１を算出すると同時に、基準マーク
ＦＭ１Ｙの位置の実測値に基づいて設計値に対するパタ
ーニング誤差ｄＹ１を算出している。

【００５０】さらに、制御系７は、予め入力された基準
マークＦＭ２Ｃに対する基準マークＦＭ２Ｘの位置の実
測値に基づいて、設計値に対するパターニング誤差ｄＸ
２を算出すると同時に、基準マークＦＭ２Ｙの位置の実
測値に基づいて設計値に対するパターニング誤差ｄＹ２
を算出している。

【００５１】そして、制御系７は、これら基準マークＦ
Ｍ１Ｘ、ＦＭ１Ｙを検出することにより得られた基板ア
ライメント系１２ａに関するベースライン量をそれぞれ
パターニング誤差ｄＸ１、ｄＹ１分補正する。同様に制
御系７は、基準マークＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙを検出するこ
とにより得られた基板アライメント系１２ｃに関するベ
ースライン量をそれぞれパターニング誤差ｄＸ１、ｄＹ
１分補正する。

【００５２】同様に、制御系７は、これら基準マークＦ
Ｍ２Ｘ、ＦＭ２Ｙを検出することにより得られた基板ア
ライメント系１２ｂに関するベースライン量をそれぞれ
パターニング誤差ｄＸ２、ｄＹ２分補正する。同時に制
御系７は、基準マークＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙを検出するこ
とにより得られた基板アライメント系１２ｄに関するベ
ースライン量をそれぞれパターニング誤差ｄＸ２、ｄＹ
２分補正する。かくして、基板アライメント系１２ａ〜
１２ｄそれぞれのベースライン量が基準部材ＦＭ１，Ｆ
Ｍ２のパターニング誤差に基づいて補正される。

【００５３】次に、補正されたベースライン量に基づい
て基板ステージ６を移動させるステップについて説明す
る。感光基板５が基板ステージ６上に搬送されると、感
光基板５上に形成されたマークを近くに検出領域を有す
る基板アライメント系１２ａ〜１２ｄのいずれかで検出
する。このときの基板ステージ６の位置情報は、レーザ
干渉計１０ａ，１０ｂが計測する。

【００５４】そして、この計測された位置情報と、マー
クを検出した基板アライメント系に関して補正されたベ
ースライン量とに基づいて、感光基板５の転写領域を投
影光学系４の光軸ＡＸ１に送り込むように基板ステージ
６を駆動することにより、露光する位置に感光基板５を
セットすることができる。かくして、基板アライメント
系１２ａ〜１２ｄおよびマスクアライメント系１３ａ、
１３ｂを用いて、投影光学系４と感光基板５とがアライ
メントされる。

【００５５】そして、マスクステージ３上のマスク２が
照明光学系からの露光光で照明される。これにより、マ
スク２に形成されたパターン（不図示）の像が、投影光
学系４を介して感光基板５の転写領域に投影されて転写
される。

【００５６】本実施の形態の基板処理方法および基板処
理装置並びに露光装置では、基準部材ＦＭ１の基準マー
クＦＭ１Ｃに対する基準マークＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙの位
置および基準部材ＦＭ２の基準マークＦＭ２Ｃに対する
基準マークＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙの位置が実測されてお
り、制御系７がこれらの実測値からパターニング誤差を
算出するので、各基板アライメント系１２ａ〜１２ｄに
対するベースライン量を正確に補正することができる。

【００５７】また、本実施の形態の基板処理方法および
基板処理装置並びに露光装置では、複数の基板アライメ
ント系１２ａ〜１２ｄのそれぞれに対してベースライン
量を算出、補正しているので、大面積の感光基板５であ
っても容易、且つ正確に投影光学系４に対してのアライ
メント（位置合わせ）を行うことができる。

【００５８】したがって、本実施の形態の露光装置で
は、感光基板５に複数種のパターンを転写する際でも、
重ね合わせ誤差が発生することなく、高精度の露光処理
を行うことができる。

【００５９】なお、上記実施の形態において、マスク２
の位置をレーザ干渉計で検出する構成としたが、これに
限られることなく、マスク２上に形成されたマスクアラ
イメントマークＲＭ１、ＲＭ２に照射した光束の反射光
を利用してマスク２の位置を計測する構成であってもよ
い。

【００６０】また、上記実施の形態では、基準部材を２
つ設ける構成としたが一つの場合でも適用できる。さら
に、基準部材ＦＭ１，ＦＭ２は、昇降自在の構成とし、
ベースライン測定時あるいは基板アライメント系１２ａ
〜１２ｄとマスクアライメント系１３ａ、１３ｂとのキ
ャリブレーション時には、そのマーク面が感光基板５の
面と同じ高さになるように基板ステージ６から突出し、
通常の露光処理中には感光基板５と干渉しないように基
板ステージ６内に退避させるような構成としてもよい。

【００６１】さらに、上記実施の形態では、基準マーク
ＦＭ１Ｃ、ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙを基準部材ＦＭ１に、基
準マークＦＭ２Ｃ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙを基準部材ＦＭ
２にそれぞれ形成する構成としたが、これに限定される
ことなく、例えばこれらの基準マークを基板ステージ６
に直接形成する構成であってもよい。

【００６２】また、基準部材ＦＭ１、ＦＭ２を露光装置
１に搭載する前に、基準マークＦＭ１Ｃに対する基準マ
ークＦＭ１Ｘ，ＦＭ１Ｙの位置および基準マークＦＭ２
Ｃに対する基準マークＦＭ２Ｘ，ＦＭ２Ｙの位置を、予
め外部測定器によって実測する構成としたが、これに限
られることなく、例えば、基板アライメント系１２ａ〜
１２ｄを用いて実測する構成であってもよい。この場
合、上記実測値を制御系７に入力する手間が省けたり、
基準部材ＦＭ１、ＦＭ２を露光装置に搭載した後でも実
測できるという効果が得られる。

【００６３】また、上記実施の形態では、基板処理装置
を露光装置としたが、これに限定されるものではなく、
例えば、マスクに形成されたパターンを測定するパター
ン計測装置等にも適用できる。

【００６４】なお、なお、感光基板５としては、液晶表
示素子用のガラス基板や半導体デバイス用のウエハ等が
適用される。露光装置としては、マスク２と感光基板５
とを静止した状態でマスク２のパターンを露光し、感光
基板５を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リ
ピート方式の投影露光装置（ステッパー）でも、マスク
２と感光基板５とを同期移動してマスク２のパターンを
露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光
装置（スキャニング・ステッパー）にも適用することが
できる。

【００６５】露光装置の種類としては、半導体製造用の
露光装置、角型のガラス基板に液晶表示素子パターンを
露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素
子（ＣＣＤ）あるいはレチクルなどを製造するための露
光装置などにも広く適用できる。

【００６６】また、不図示の照明光学系の光源として、
超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎ
ｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ
（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）などを用いることがで
きる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高周波な
どを用いてもよい。

【００６７】投影光学系４の倍率は、縮小系のみならず
等倍および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系
４としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場
合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材
料を用い、Ｆ₂レーザを用いる場合は反射屈折系または
屈折系の光学系にする。（レチクルも反射型タイプのも
のを用いる。）

【００６８】基板ステージ６やマスクステージ３にリニ
アモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア
浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用い
た磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステー
ジ３、６は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、
ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

【００６９】基板ステージ６の移動により発生する反力
は、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がし
てもよい。マスクステージ３の移動により発生する反力
は、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がし
てもよい。

【００７０】複数の光学素子から構成される照明光学系
および投影光学系４をそれぞれ露光装置本体に組み込ん
でその光学調整をするとともに、多数の機械部品からな
るマスクステージ３や基板ステージ６を露光装置本体に
取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調
整、動作確認等）をすることにより本実施の形態の露光
装置を製造することができる。なお、露光装置の製造
は、温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルー
ムで行うことが望ましい。

【００７１】液晶表示素子や半導体デバイス等のデバイ
スは、各デバイスの機能・性能設計を行うステップ、こ
の設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ、
ガラス基板、ウエハを製作するステップ、前述した実施
の形態の露光装置によりマスクのパターンをガラス基
板、ウエハに露光するステップ、各デバイスを組み立て
るステップ、検査ステップ等を経て製造される。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る基
板処理方法は、第１基準マークと第２基準マークとを用
いてベースライン量を検出するステップと、第１基準マ
ークと第２基準マークとの相対的な位置誤差に基づいて
検出したベースライン量を補正するステップとを含む構
成となっている。これにより、この基板処理方法では、
両基準マーク間に相対的な位置誤差が存在した場合で
も、処理光学系とアライメント光学系との間のベースラ
イン量を正確に検出できるという優れた効果が得られ
る。

【００７３】請求項２に係る基板処理方法は、補正され
たベースライン量に基づいてステージを移動させるステ
ップを含む構成となっている。これにより、この基板処
理方法では、ステージを正確に移動させることで、ステ
ージに保持された基板に対して高精度の処理を施せると
いう優れた効果が得られる。

【００７４】請求項３に係る基板処理装置は、補正手段
がベースライン量を検出するとともに、第１、第２基準
マーク間の相対的な位置誤差に基づいて検出したベース
ライン量を補正する構成となっている。これにより、こ
の基板処理装置では、両基準マーク間に相対的な位置誤
差が存在した場合でも、処理光学系とアライメント光学
系との間のベースライン量を正確に検出できるという優
れた効果が得られる。

【００７５】請求項４に係る基板処理装置は、複数のア
ライメント光学系が処理光学系との間のベースライン量
をそれぞれ有し、補正手段が第１、第２基準マーク間の
距離に関して実測値と設計値との誤差に応じて複数のベ
ースライン量をそれぞれ補正する構成となっている。こ
れにより、この基板処理装置では、基板が大面積で、ア
ライメント光学系が複数必要になった場合でも、処理光
学系と複数のアライメント光学系との間のベースライン
量をそれぞれ正確に検出できるという優れた効果が得ら
れる。

【００７６】請求項５に係る基板処理装置は、第１基準
マークおよび第２基準マークがステージに設けられた基
準部材に形成される構成となっている。これにより、こ
の基板処理装置では、両基準マークの実測や、基準マー
クの交換が容易に行えるという効果が得られる。

【００７７】請求項６に係る基板処理装置は、上記実測
値がアライメント光学系で検出される構成となってい
る。これにより、この基板処理装置では、実測値を補正
手段に入力する手間が省けたり、基準部材をステージに
搭載した後でも実測できるという効果が得られる。

【００７８】請求項７に係る露光装置は、処理光学系が
マスクのパターンを基板に投影する投影光学系である構
成となっている。これにより、この露光装置では、基板
と投影光学系との位置合わせが正確に行え、重ね合わせ
誤差が発生することなく、高精度の露光処理を行うこと
ができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、露光
装置の概略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す図であって、露光
装置を構成する基板ステージの概略平面図である。

【図３】本発明の実施の形態を示す図であって、マス
クにマスクアライメントマークが形成された平面図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態を示す図であって、基準
マークが形成された一方の基準部材の平面図である。

【図５】本発明の実施の形態を示す図であって、基準
マークが形成された他方の基準部材の平面図である。

【符号の説明】１露光装置（基板処理装置）２マスク４投影光学系（処理光学系）５感光基板（基板）６基板ステージ（ステージ）７制御系（補正手段）１２ａ〜１２ｄ基板アライメント系（アライメント光
学系）ＦＭ１、ＦＭ２基準部材ＦＭ１Ｃ、ＦＭ２Ｃ基準マーク（第１基準マーク）ＦＭ１Ｘ、ＦＭ１Ｙ、ＦＭ２Ｘ、ＦＭ２Ｙ基準マーク
（第２基準マーク）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持して移動するステージに設け
られた第１基準マークと第２基準マークのうち、前記第
１基準マークを検出可能であり前記基板に所定の処理を
施す処理光学系と、前記第２基準マークを検出可能であ
り前記基板の位置を検出するアライメント光学系とを用
いて前記基板を処理する基板処理方法において、前記第１基準マークと前記第２基準マークとを用いて、
前記処理光学系と前記アライメント光学系との間隔であ
るベースライン量を検出するステップと、前記第１基準マークと前記第２基準マークとの相対的な
位置誤差に基づいて、前記検出したベースライン量を補
正するステップと、を含むことを特徴とする基板処理方
法。
【請求項２】請求項１記載の基板処理方法において、前記補正されたベースライン量に基づいて、前記ステー
ジを移動させるステップを含むことを特徴とする基板処
理方法。
【請求項３】基板を保持して移動するステージに設け
られた第１基準マークと第２基準マークのうち前記第１
基準マークを検出可能であり前記基板に所定の処理を施
す処理光学系と、前記第２基準マークを検出可能であり
前記基板の位置を検出するアライメント光学系とを用い
て前記基板を処理する基板処理装置において、前記第１基準マークと前記第２基準マークとを用いて、
前記処理光学系と前記アライメント光学系との間隔であ
るベースライン量を検出するとともに、前記第１基準マ
ークと前記第２基準マークとの相対的な位置誤差に基づ
いて、前記検出したベースライン量を補正する補正手段
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】請求項３記載の基板処理装置において、前記アライメント光学系を複数配置するとともに、前記
第１基準マークおよび第２基準マークをそれぞれ複数設
け、前記各アライメント光学系が前記複数の第２基準マーク
のいずれかを用いることにより前記処理光学系との間の
ベースラインをそれぞれ有し、前記補正手段は、前記各アライメント光学系が用いた前
記第２基準マークについて、これに対応する第１基準マ
ークとの間の距離の各実測値から各設計値に対する誤差
を算出し、この誤差に応じて前記ベースラインのそれぞ
れを補正することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】請求項４記載の基板処理装置において、前記実測値は、前記アライメント光学系により検出され
ることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】請求項３から５のいずれかに記載の基板
処理装置において、前記第１基準マークおよび第２基準マークは、前記ステ
ージに設けられた基準部材に形成されていることを特徴
とする基板処理装置。
【請求項７】マスクのパターンを基板に露光する露光
装置において、前記基板の処理装置として請求項３から６のいずれか一
項に記載の処理装置を備え、前記処理光学系が前記マスクのパターンを前記基板に投
影する投影光学系であることを特徴とする露光装置。